Biologi sel adalah studi tentang struktur, fungsi, dan perilaku sel. Semua organisme hidup terdiri dari sel, yang dapat secara luas dibagi menjadi prokariota (bakteri dan arkea) dan eukariota (protista, jamur, tumbuhan, dan hewan).

Struktur Sel Prokariotik

Nukleoid adalah wilayah di dalam sitoplasma yang mengandung satu kromosom sirkular (dsDNA) yang dililit super oleh topoisomerase; tidak seperti eukariota, tidak ada membran nukleus. Ribosom berukuran 70S (subunit 50S + 30S) yang terdiri dari rRNA dan protein, bertanggung jawab untuk sintesis protein, dan ukuran 70S mereka membedakan mereka dari ribosom eukariotik 80S. Membran sitoplasma adalah bilayer fosfolipid dengan protein tertanam yang berfungsi sebagai penghalang permeabilitas selektif, tempat transpor elektron dan sintesis ATP (fosforilasi oksidatif), dan aparatus sekresi. Dinding sel adalah lapisan peptidoglikan (Gram-positif atau Gram-negatif) yang mempertahankan bentuk sel dan menahan tekanan osmotik. Flagela menyediakan motilitas melalui motor berputar, sementara pili (fimbriae) memediasi adhesi ke permukaan dan sel lain.

Struktur Sel Eukariotik

Membran plasma adalah bilayer fosfolipid dengan kolesterol (tidak ada pada prokariota) yang mengandung protein tertanam untuk transpor, pensinyalan, dan pengenalan sel-sel; model mosaik fluida menggambarkan sifat dinamisnya. Nukleus dikelilingi oleh membran nukleus ganda (amplop) dengan pori-pori nukleus yang mengatur lalu lintas molekuler dan mengandung kromatin (DNA + histon), nukleolus (sintesis rRNA), dan nukleoplasma.

Sistem Endomembran

Retikulum endoplasma ada dalam dua bentuk: RE kasar (dihiasi ribosom) untuk sintesis dan pelipatan protein, dan RE halus untuk sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, dan penyimpanan kalsium. Aparatus Golgi adalah tumpukan sisterne pipih yang memodifikasi, menyortir, dan mengemas protein untuk sekresi (konstitutif atau teregulasi) atau pengiriman ke organel lain. Lisosom adalah vesikel terikat membran yang mengandung enzim hidrolitik (hidrolase asam, pH optimal ~5) untuk degradasi makromolekul, patogen, dan organel yang rusak melalui autophagy.

Organel Penghasil Energi

Mitokondria adalah organel membran ganda dengan membran dalam yang terlipat menjadi krista; mereka adalah tempat fosforilasi oksidatif, menghasilkan ATP melalui rantai transpor elektron dan kopling kemiosmotik. Mereka mengandung DNA sirkular mereka sendiri (mtDNA) dan ribosom 70S, bukti asal endosimbiotik mereka. Kloroplas (pada alga dan tumbuhan) juga merupakan organel membran ganda dengan tumpukan tilakoid (grana) untuk fotosintesis dan mengandung DNA dan ribosom mereka sendiri.

Sitoskeleton

Mikrofilamen (aktin) berdiameter 7 nm, terlibat dalam pergerakan sel, sitokinesis, dan mempertahankan bentuk sel, berpolimerisasi dari monomer ATP-aktin. Mikrotubulus adalah tabung berongga diameter 25 nm yang terdiri dari dimer α/β-tubulin yang membentuk spindel mitosis, silia, dan flagela (susunan 9+2), dan berfungsi sebagai jalur untuk transpor intraseluler melalui motor kinesin dan dynein. Filamen intermediet berdiameter 10 nm dan terdiri dari berbagai protein (keratin, vimentin, lamin) yang memberikan kekuatan mekanis dan dukungan struktural nukleus.

Pembelahan Sel

Mitosis adalah pembelahan nukleus yang menghasilkan dua sel anak yang identik secara genetik (profase, metafase, anafase, telofase) dan digunakan untuk pertumbuhan dan perbaikan jaringan. Meiosis melibatkan dua putaran pembelahan (meiosis I dan II) yang menghasilkan empat gamet haploid yang tidak identik dengan variasi genetik dari pindah silang dan pemilahan independen. Sitokinesis adalah pembelahan sitoplasma, dilakukan oleh cincin kontraktil aktin-miosin pada sel hewan atau lempeng sel pada sel tumbuhan.